[发明专利]深海运载器岩芯取样运转装置

说明书

本发明涉及深海岩芯取样领域，特别是一种深海运载器岩芯取样运转装置。所述深海原位取芯模块包括联轴器、钻头外轴、温压传感器、取芯钻头、取芯管和溢流阀，钻头外轴的顶端通过联轴器与深海运载器的机械手连接，钻头外轴的底端固定有取芯钻头，钻头外轴内设有取芯管，钻头外轴的上部设有单向的溢流阀，钻头外轴内设有拉线式取芯长度感应传感器，取芯管内设有浮片式取芯长度感应传感器，取芯钻头内设有温压传感器。其实现了钻头的高效钻取、岩芯的原位保存测试并快速转运进行室内土工试验。

技术领域

本发明涉及深海岩芯取样领域，特别是一种深海运载器岩芯取样运转装置。

背景技术

深海的层序信息覆盖了深海岩芯剖面的形态特征，是研究深海岩石组份、矿产资源、地球科学历史、空间环境及地壳活动等的重要信息载体。由于岩石中含有丰富的地质演化的重要信息，获取岩石样品是深海探测任务的重要目标之一。在现有的深海采样技术中，钻进采样仍然是获取岩石样品的有效方式。在深海地球科学研究方面，全球相继开展了深海钻探(DSDP)、大洋钻探(ODP)和综合大洋钻探(IODP)等计划，验证了板块构造学说，但在深海和大气的深层演变、海底生物圈分布规律等方面研究仍较为薄弱，急需获得典型区域的样品开展精细验证性钻取研究。

为实现精细岩芯取样，基于运载器的岩芯取样技术获得了迅速发展。目前国外开展了大量运载器岩芯取样钻机的研究和应用发展工作。美国Alvin号完成了HSTR岩芯取样钻机的研制工作，成功钻取了硫化物岩芯样品；MBARI研究所研制成功了4000m级MCS取样器，可实现四管取样，成功在Juan de Fuca海底获得裸露基岩的样品。PhoenixInternational公司研制一套可搭载在Nereus II ROV上的取芯器，取芯长度能够达到1.5m，取芯作业水深2400m；美国Harbor Branch海洋研究所完成了7000m级Harbor Branch取芯器的研究，并搭载于Magellan ROV完成了多次海上试验。为了准确获得勘探地点土体的工程性质，一般采用原位测试、取样后进行室内土工试验或两者相结合的办法，现有技术一定程度上解决了基于运载器的深海精细岩芯取样问题，但岩芯取样所需的高效取芯、面向层序信息原位保存测试及海上快速无损转运进行室内土工试验等问题尚未涉及，急需解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种深海运载器岩芯取样运转装置，其实现了钻头的高效钻取、岩芯的原位保存测试并快速转运进行室内土工试验。

本发明的技术方案是：一种深海运载器岩芯取样运转装置，其中，包括深海原位取芯模块和岩芯保存转运模块；

所述深海原位取芯模块包括联轴器、钻头外轴、温压传感器、取芯钻头、取芯管和溢流阀，钻头外轴的顶端通过联轴器与深海运载器的机械手连接，钻头外轴的底端固定有取芯钻头，钻头外轴内设有取芯管，钻头外轴的上部设有单向的溢流阀，钻头外轴内设有拉线式取芯长度感应传感器，取芯管内设有浮片式取芯长度感应传感器，取芯钻头内设有温压传感器；

所述取芯钻头包括主切削刀片、副切削刀片、钻进定位环、排屑槽和钻头基体，钻头基体的顶端与钻头外轴固定连接，钻头基体的中心设有取芯孔，取芯孔与取芯管连通，钻头基体的底端表面的中部且沿取芯孔的环形边缘设有钻进定位环，钻进定位环外侧的钻头基体底部表面上间隔设置有数组切削刀片，每组切削刀片包括一个主切削刀片和一个副切削刀片，主切削刀片沿钻头基体的环向设置，副切削刀片沿钻头基体的径向设置，钻头基体的环形侧面上间隔设置数个排屑槽，排屑槽对应设置在每组切削刀片的主切削刀片和副切削刀片之间；